add conv for hw2 and complement main.c
This commit is contained in:
244
hws/hw2/convergence.c
Normal file
244
hws/hw2/convergence.c
Normal file
@@ -0,0 +1,244 @@
|
||||
#include "convergence.h"
|
||||
#define JMAX 80
|
||||
|
||||
ConvergenceData rtbis_with_conv(float (*func)(float), float x1, float x2, float xacc) {
|
||||
void nrerror(char error_text[]);
|
||||
|
||||
ConvergenceData data;
|
||||
data.size = 0;
|
||||
|
||||
int j;
|
||||
float dx, f, fmid, xmid, rtb;
|
||||
|
||||
f = (*func)(x1);
|
||||
fmid = (*func)(x2);
|
||||
if (f * fmid >= 0.0) nrerror("Root must be bracketed for bisection in rtbis");
|
||||
rtb = f < 0.0 ? (dx = x2 - x1, x1) : (dx = x1 - x2, x2);
|
||||
for (j = 1; j <= JMAX; j++) {
|
||||
fmid = (*func)(xmid = rtb + (dx *= 0.5));
|
||||
if (fmid <= 0.0) rtb = xmid;
|
||||
data.data[data.size++] = rtb;
|
||||
if (fabs(dx) < xacc || fmid == 0.0) {
|
||||
return data;
|
||||
};
|
||||
}
|
||||
nrerror("Too many bisections in rtbis");
|
||||
return data;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ConvergenceData rtflsp_with_conv(float (*func)(float), float x1, float x2, float xacc) {
|
||||
void nrerror(char error_text[]);
|
||||
|
||||
ConvergenceData data;
|
||||
data.size = 0;
|
||||
|
||||
int j;
|
||||
float fl, fh, xl, xh, swap, dx, del, f, rtf;
|
||||
|
||||
fl = (*func)(x1);
|
||||
fh = (*func)(x2);
|
||||
if (fl * fh > 0.0) nrerror("Root must be bracketed in rtflsp");
|
||||
if (fl < 0.0) {
|
||||
xl = x1;
|
||||
xh = x2;
|
||||
} else {
|
||||
xl = x2;
|
||||
xh = x1;
|
||||
swap = fl;
|
||||
fl = fh;
|
||||
fh = swap;
|
||||
}
|
||||
dx = xh - xl;
|
||||
for (j = 1; j <= JMAX; j++) {
|
||||
rtf = xl + dx * fl / (fl - fh);
|
||||
f = (*func)(rtf);
|
||||
if (f < 0.0) {
|
||||
del = xl - rtf;
|
||||
xl = rtf;
|
||||
fl = f;
|
||||
} else {
|
||||
del = xh - rtf;
|
||||
xh = rtf;
|
||||
fh = f;
|
||||
}
|
||||
dx = xh - xl;
|
||||
data.data[data.size++] = rtf;
|
||||
if (fabs(del) < xacc || f == 0.0) return data;
|
||||
}
|
||||
nrerror("Maximum number of iterations exceeded in rtflsp");
|
||||
return data;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ConvergenceData rtsec_with_conv(float (*func)(float), float x1, float x2, float xacc) {
|
||||
void nrerror(char error_text[]);
|
||||
|
||||
ConvergenceData data;
|
||||
data.size = 0;
|
||||
|
||||
int j;
|
||||
float fl, f, dx, swap, xl, rts;
|
||||
|
||||
fl = (*func)(x1);
|
||||
f = (*func)(x2);
|
||||
if (fabs(fl) < fabs(f)) {
|
||||
rts = x1;
|
||||
xl = x2;
|
||||
swap = fl;
|
||||
fl = f;
|
||||
f = swap;
|
||||
} else {
|
||||
xl = x1;
|
||||
rts = x2;
|
||||
}
|
||||
for (j = 1; j <= JMAX; j++) {
|
||||
dx = (xl - rts) * f / (f - fl);
|
||||
xl = rts;
|
||||
fl = f;
|
||||
rts += dx;
|
||||
f = (*func)(rts);
|
||||
data.data[data.size++] = rts;
|
||||
if (fabs(dx) < xacc || f == 0.0) return data;
|
||||
}
|
||||
nrerror("Maximum number of iterations exceeded in rtsec");
|
||||
return data;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ConvergenceData rtnewt_with_conv(void (*funcd)(float, float *, float *), float x1, float x2,
|
||||
float xacc) {
|
||||
void nrerror(char error_text[]);
|
||||
|
||||
ConvergenceData data;
|
||||
data.size = 0;
|
||||
|
||||
int j;
|
||||
float df, dx, f, rtn;
|
||||
|
||||
rtn = 0.5 * (x1 + x2);
|
||||
for (j = 1; j <= JMAX; j++) {
|
||||
(*funcd)(rtn, &f, &df);
|
||||
dx = f / df;
|
||||
rtn -= dx;
|
||||
if ((x1 - rtn) * (rtn - x2) < 0.0)
|
||||
nrerror("Jumped out of brackets in rtnewt");
|
||||
|
||||
data.data[data.size++] = rtn;
|
||||
if (fabs(dx) < xacc) return data;
|
||||
}
|
||||
nrerror("Maximum number of iterations exceeded in rtnewt");
|
||||
return data;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ConvergenceData rtsafe_with_conv(void (*funcd)(float, float *, float *), float x1, float x2,
|
||||
float xacc) {
|
||||
void nrerror(char error_text[]);
|
||||
|
||||
ConvergenceData data;
|
||||
data.size = 0;
|
||||
|
||||
int j;
|
||||
float df, dx, dxold, f, fh, fl;
|
||||
float temp, xh, xl, rts;
|
||||
|
||||
(*funcd)(x1, &fl, &df);
|
||||
(*funcd)(x2, &fh, &df);
|
||||
if ((fl > 0.0 && fh > 0.0) || (fl < 0.0 && fh < 0.0))
|
||||
nrerror("Root must be bracketed in rtsafe");
|
||||
if (fl == 0.0) {
|
||||
data.data[data.size++] = x1;
|
||||
return data;
|
||||
}
|
||||
if (fh == 0.0) {
|
||||
data.data[data.size++] = x2;
|
||||
return data;
|
||||
}
|
||||
if (fl < 0.0) {
|
||||
xl = x1;
|
||||
xh = x2;
|
||||
} else {
|
||||
xh = x1;
|
||||
xl = x2;
|
||||
}
|
||||
rts = 0.5 * (x1 + x2);
|
||||
dxold = fabs(x2 - x1);
|
||||
dx = dxold;
|
||||
(*funcd)(rts, &f, &df);
|
||||
for (j = 1; j <= JMAX; j++) {
|
||||
if ((((rts - xh) * df - f) * ((rts - xl) * df - f) > 0.0) || (fabs(2.0 * f) > fabs(dxold * df))) {
|
||||
dxold = dx;
|
||||
dx = 0.5 * (xh - xl);
|
||||
rts = xl + dx;
|
||||
data.data[data.size++] = rts;
|
||||
|
||||
if (xl == rts) return data;
|
||||
} else {
|
||||
dxold = dx;
|
||||
dx = f / df;
|
||||
temp = rts;
|
||||
rts -= dx;
|
||||
data.data[data.size++] = rts;
|
||||
|
||||
if (temp == rts) return data;
|
||||
}
|
||||
if (fabs(dx) < xacc) return data;
|
||||
(*funcd)(rts, &f, &df);
|
||||
if (f < 0.0)
|
||||
xl = rts;
|
||||
else
|
||||
xh = rts;
|
||||
}
|
||||
nrerror("Maximum number of iterations exceeded in rtsafe");
|
||||
return data;
|
||||
}
|
||||
|
||||
ConvergenceData rtmuller_with_conv(float (*func)(float), float x1, float x2, float xacc) {
|
||||
void nrerror(char error_text[]);
|
||||
int j;
|
||||
float fh, fl, fm, fnew, s, xl, r, x3, x0, x_prev, x_curr, x_next;
|
||||
float d0, d1, d2, a, b, c;
|
||||
|
||||
ConvergenceData data;
|
||||
data.size = 0;
|
||||
|
||||
x0 = x1;
|
||||
x_prev = x2;
|
||||
x_curr = (x0 + x_prev) / 2.0;
|
||||
|
||||
if (x_prev == x_curr) x_curr += xacc;
|
||||
if (x0 == x_curr) x0 -= xacc;
|
||||
|
||||
for (j = 1; j <= 200; j++) {
|
||||
d0 = func(x0);
|
||||
d1 = func(x_prev);
|
||||
d2 = func(x_curr);
|
||||
|
||||
float h1 = x_prev - x0;
|
||||
float h2 = x_curr - x_prev;
|
||||
float delta1 = (d1 - d0) / h1;
|
||||
float delta2 = (d2 - d1) / h2;
|
||||
a = (delta2 - delta1) / (h2 + h1);
|
||||
b = a * h2 + delta2;
|
||||
c = d2;
|
||||
|
||||
float disc = b * b - 4 * a * c;
|
||||
if (disc < 0) nrerror("MullerMethodError: Complex roots encountered");
|
||||
|
||||
float denom1 = b + sqrt(disc);
|
||||
float denom2 = b - sqrt(disc);
|
||||
|
||||
if (fabs(denom1) < fabs(denom2)) {
|
||||
x_next = x_curr - (2 * c) / denom2;
|
||||
} else {
|
||||
x_next = x_curr - (2 * c) / denom1;
|
||||
}
|
||||
data.data[data.size++] = x_next;
|
||||
if (fabs(x_next - x_curr) < xacc) return data;
|
||||
|
||||
x0 = x_prev;
|
||||
x_prev = x_curr;
|
||||
x_curr = x_next;
|
||||
}
|
||||
nrerror("MullerMethodError: Too many iterations");
|
||||
return data;
|
||||
}
|
||||
|
||||
#undef JMAX
|
||||
Reference in New Issue
Block a user